动车组齿轮传动系统振动特性研究

发布时间：2017-03-22 07:08

  本文关键词：动车组齿轮传动系统振动特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮传动是应用最广泛的传动形式之一,随着齿轮传动向高速、重载方向发展,齿轮传动系统动态响应研究已经成为工程实际中越发热门的课题。本文的研究依托国家自然科学基金和铁道部高速铁路基础研究基金(U1234208),研究对象为某高速列车齿轮传动系统,通过建立传动系统模型,结合振动理论、有限单元法,对齿轮传动系统进行了以下几个方面的研究：首先,基于三维实体建模软件Solid works对某型高速列车齿轮传动系统进行模型创建。建立包含齿轮副、传动轴以及箱体的传动系统实体模型,研究精确建立斜齿圆柱齿轮方法以及齿轮啮合约束方式,根据实际情况与仿真计算需求,对模型进行简化处理,基于ANSYS Workbench软件建立系统有限元模型。其次,对齿轮传动系统静态特性进行研究。分析在极限载荷工况下,齿轮啮合区域接触应力分布形式以及最大应力值,根据经典赫兹理论,对斜齿圆柱齿轮最大啮合应力进行计算,仿真结果与理论计算偏差不超过5%;分析极限载荷工况下,箱体应力分布情况以及最大应力发生位置,找出箱体结构强度薄弱环节,为箱体结构设计与优化、故障诊断与分析提供理论依据,结果表明箱体最大应力发生在小齿轮轴承孔附近,但箱体整体应力水平较低,结构强度满足需求。然后,对齿轮传动系统动态特性进行研究。通过对系统进行模态分析,提取系统模态参数,结果显示齿轮传动低频阶段主要表现为大齿轮振动,随频率提高,小齿轮振动逐渐显现,箱体模态参数表明箱体在多阶频率处都有下箱体内部隔板的局部振动,可通过增加板厚的方法提高局部结构强度；通过对齿轮啮合过程进行瞬态动力学分析,研究系统在齿轮啮合造成的内部激励作用下的动态响应,表明内部激励造成的应力波动在15%左右；通过对箱体进行谐响应分析,研究箱体在不同频率正弦载荷激励作用下的稳态响应,结果表明箱体在630Hz频率下表现出较为明显的振动。最后,借助机车车辆滚动振动试验台研究高速列车齿轮传动系统在轮轨冲击等外部激励作用下箱体的动态响应特性。结果显示箱体振动响应随列车速度提高而加剧,箱体不同部位垂向横向振动加速度有差异,不同速度下振动加速度频域特征有所不同,随速度提高,高频区域振动能量也逐步增加。
【关键词】：齿轮传动 接触应力 模态分析 谐响应分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U266;TH132.41
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究意义10-13
• 1.1.1 课题背景10-13
• 1.1.2 研究意义13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 齿轮系统动力学研究现状13-15
• 1.2.2 箱体动态响应研究现状15-16
• 1.3 本文研究内容及方法16-17
• 第2章 计算、仿真基本理论17-25
• 2.1 机械CAD/CAE相关软件介绍17-19
• 2.1.1 SolidWorks软件17
• 2.1.2 ANSYS Workbench软件17-19
• 2.2 有限元分析理论基础19-21
• 2.2.1 有限单元法19-20
• 2.2.2 拉格朗日插值方法20-21
• 2.3 接触理论21-22
• 2.4 傅立叶变换22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 齿轮传动系统模型建立25-31
• 3.1 前言25
• 3.2 实体模型25-28
• 3.2.1 传动系统模型25-27
• 3.2.2 结构系统模型27-28
• 3.2.3 装配体模型28
• 3.3 有限元模型28-30
• 3.3.1 传动系统有限元模型29
• 3.3.2 结构系统有限元模型29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 齿轮传动系统静态特性研究31-41
• 4.1 前言31
• 4.2 齿轮强度校核31-37
• 4.2.1 赫兹理论接触应力计算32-35
• 4.2.2 有限单元法接触应力仿真计算35-37
• 4.3 箱体强度校核37-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 齿轮传动系统动态特性研究41-55
• 5.1 前言41
• 5.2 模态分析41-50
• 5.2.1 传动系统模态42-46
• 5.2.2 结构系统模态46-50
• 5.3 齿轮啮合瞬态分析50-53
• 5.3.1 内部激励来源分析50-52
• 5.3.2 瞬态分析52-53
• 5.4 箱体谐响应分析53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第6章 齿轮箱振动试验研究55-63
• 6.1 前言55
• 6.2 设备介绍55
• 6.3 试验准备55-57
• 6.4 试验数据分析57-62
• 6.5 本章小结62-63
• 结论与展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目69-70
• 附件70-71

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本文编号：261083